Technologie laser

Focus matériaux n° 8 : les soudures laser exceptionnelles

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Dans notre série de focus sur le soudage laser des matériaux, nous avons abordé les métaux les plus communs comme les plus rares, mais qu’en est-il des alliages plus exotiques encore ? En 30 ans d’expérience, Laser Rhône Alpes a travaillé sur des projets originaux – portés par des chercheurs ambitieux – et des matériaux uniques. Voici quelques exemples de soudures laser les plus exceptionnelles de notre histoire.

La soudure laser de matériaux exotiques : zoom sur le Phynox®

Ce super alliage austénitique à base de cobalt et de chrome est un métal très résistant à la corrosion et à la température : il est amagnétique. Son élasticité très élevée en fait un matériau particulièrement adapté à la fabrication de ressorts – notamment en horlogerie et en chirurgie vasculaire.

Pourtant pas plus difficile à mettre en œuvre que sur d’autres matériaux, la soudure laser sur Phynox® est exotique, car très rare. Les difficultés rencontrées tiennent plus à la forme des pièces qu’à la matière en elle-même. Mais ce matériau est réservé à des applications de niche très spécifiques comme des implants chirurgicaux, des éléments de vanne… On n’en voit pas donc pas tous les jours comme le titane ou l’acier !

Le niobium

Pour l’un de ses clients, Laser Rhône Alpes utilise ce matériau pur et réfractaire. Le but ? Encapsuler une cible irradiée entre deux pièces de niobium. Cette encapsulation est réalisée par le soudage au laser de deux feuilles de niobium de 26 mm de diamètre sur 1 mm d’épaisseur. À savoir : le résultat est semblable à deux pièces de monnaie soudées entre elles.

La capsule obtenue par encapsulation, et l’élément irradié qu’elle contient, sont utilisés comme source en imagerie médicale.

Zoom sur la soudure de thermocouples

Par définition, un thermocouple est issu de l’assemblage de deux matériaux différents. L’alumel et le chromel sont, par exemple, très souvent utilisés – avec le platine ou le zirconium – pour réaliser ce type de soudure peu commune.

À quoi sert un thermocouple exactement ? Lorsqu’il est traversé par un courant, les variations enregistrées entre les deux matériaux permettent de déduire une température.

Pour quels usages ?

  • Les sondes utilisées en cuisine pour surveiller la cuisson d’une viande sont constituées d’un thermocouple.
  • Certaines pièces d’aviation peuvent aussi en être équipées pour contrôler leur température en vol.

Notons que différents types de thermocouples peuvent être créés, adaptés à plusieurs usages. Ils se distinguent par une lettre établie selon le niveau de température pouvant être atteint (K, L, M…). Les thermocouples de type K peuvent par exemple être utilisés jusqu’à 1200 °C.

Le mumétal

Cet alliage composé de fer et de nickel permet de réaliser des pièces de blindage magnétique – en particulier dans la défense et l’aéronautique. Cette alternative au blindage traditionnel consiste à protéger des éléments électroniques contre les perturbations d’éventuels champs magnétiques. 

Pour souder ces pièces sensibles, la précision de la soudure laser est un avantage majeur.

Les matériaux poreux

À l’évocation du soudage, on pense le plus souvent à des pièces en métal ou alliage massif. Pourtant, il est tout à fait possible de souder au laser des matières poreuses (Poral, par exemple) comme des mousses d’inox, de nickel ou encore de titane… Ces matériaux poreux sont généralement obtenus par frittage, métallurgie de poudres métalliques.

Soudé sur des brides, l’inox poreux permet dans certains cas d’obtenir un assemblage de même matière, mais avec des densités différentes.

L’application des matériaux poreux

Les applications les plus évidentes se trouvent dans le domaine de la filtration. Mais des matériaux poreux en titane sont également utilisés dans l’industrie médicale. Sur des prothèses chirurgicales, la porosité de la mousse assure en effet une meilleure adhérence des chairs.

L’acier maraging

C’est un alliage réalisé à base d’acier, qui après la trempe, est soumis à un traitement thermique nommé « vieillissement». L’objectif : lui apporter dureté et résistance.

L’acier maraging est présent dans les lames d’escrime sportive, les fuselages d’aéronefs, les ailettes de moteurs, les ogives… Du fait de sa dureté, ce métal est particulièrement difficile à souder. Son soudage au laser est néanmoins possible.

Qu’il soit commun ou exotique, un assemblage par soudage laser doit toujours être précédé d’une étude de faisabilité. Quelle technologie laser utiliser ? Quel outillage pour réaliser la soudure ? Comment obtenir les meilleurs résultats ? Cette étape est indispensable pour assurer la réussite du projet. Parce que la soudure laser est très encadrée, et nécessite à la fois précision et savoir-faire.

Vous vous demandez si votre projet peut être réalisé par soudage laser ?

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